高速磨削方法简介

1、高效磨削方法简介机自01班 谭俊豪高效磨削方法高效率磨削加工技术主要包括：高速/超高速磨削、缓进给深磨、高效深切磨削、强力磨削和强力珩磨、高速重负荷荒磨、砂带磨削、硬脆/难加工材料高效率磨削、高效率研磨和抛光等一、高速磨削二、强力磨削三、砂带磨削提高磨削效率的途径对应的三条：1、采用高速磨削，提高砂轮的速度，使单位时间里经过磨削区域的磨粒数增加。2、应用缓进给强力磨削，在加大砂轮径向进给量(即磨削深度)的同时，配以缓慢的工件进给速度，从而增加同时参与切削的磨粒数。3、采用砂带磨削或宽砂轮磨削，以增加磨削宽度达到增加参加切削的磨粒数的效果。高速磨削简介高速磨是提高磨削效率的重要途径之一。高速磨削

2、是指砂轮速度在45m/s以上的磨削方式.根据磨削速度：普通磨削：VS45m/s高速磨削：45m/sVS150m/s 20世纪90年代以后，人们逐渐认识到高速和超高速磨削所带来的效益，开始重视发展高速和超高速磨削加工技术，并在实验和研究的基础上，使其得到了迅速的发展！高效磨削的世界历史发展国外磨削技术的发展 磨削加工是一种古老而自然的制造技术，应用范围遍布世界各地，然而数千年来磨削速度一直处于低速水平。20世纪后，为了获得高加工效率，世界发达国家开始尝试高速磨削技术。在高速、超高速精密磨削加工技术领域，德国及欧洲领先，日本后来居上，美国则在奋起直追！其中 日本的丰田工机、三菱重工、冈本机床制作所

3、等公司均能生产应用CBN 砂轮的超高速磨床。至2000 年，日本已进行500m/s的超高速磨削试验。Shinizu 等人，为了获得超高磨削速度，利用改造的磨床，将两根主轴并列在一起:一根作为砂轮轴，另一根作为工件主轴，并使其在磨削点切向速度相反，取得了相对磨削速度为Vs + Vw 的结果。因此，砂轮和工件间的磨削线速度实际接近1 000m/s。这是迄今为止，公开报道的最高磨削速度。 国内磨削技术的发展情况 超高速磨削技术在国外发展十分迅速，在国内也引起了高度重视。我国高速磨削起步较晚，自1958 年，我国开始推广高速磨削技术。1977 年，湖南大学在实验室成功地进行了100m/ s 和120m

4、/ s 高速磨削试验。湖南大学开始针对一台250m/ s 超高速磨床主轴系统进行高速超高速研究，并在国内首次进行了磁浮轴承设计14。 20 世纪90年代至现在，东北大学一直在开展超高速磨削技术的研究，并首先研制成功了我国第一台圆周速度200m/s、额定功率55kW 的超高速试验磨床，最高速度达250m/s1。一、高速磨削磨削原理 关于高速磨削机理的研究，研究者一般是用最大切屑（磨屑）厚度dmax来解释高速磨削中诸多磨削现象：在保持其他参数不变，仅增大磨削速度vs情况下，单位时间内磨削区的磨粒数增加，每个磨粒的切下的磨屑厚度变小，导致每颗磨粒承受的磨削力大大变小，dmax减小，每个磨削刃上的作用

5、切削力减小，dmax减小也能改善表面粗糙度Ra和减缓切削力对砂轮磨损的影响，另外，总磨削力随sv增大而减小；在保持dmax不变，即增大vs同时成比例地提高工件进给速度vw，或者加大磨削深度，每个磨削刃上的作用切削力及磨削力并没有改变，但随vw提高而成比例地提高材料磨除率高速磨削的优缺点n高速磨削优点：高速磨削优点：磨粒的未变形切削焊度减小，磨削力下降。磨粒的未变形切削焊度减小，磨削力下降。砂轮磨损减少，提高砂轮寿命。砂轮磨损减少，提高砂轮寿命。在在磨磨粒最大未变形切削厚度不变条件下，可加大磨削深度或粒最大未变形切削厚度不变条件下，可加大磨削深度或工件速度，提高磨削效率。工件速度，提高磨削效率。

6、切削变形程度小，磨粒残留切痕深度减小，磨削厚度变薄，切削变形程度小，磨粒残留切痕深度减小，磨削厚度变薄，还可以改善表面质量及减小尺寸和形状误差。还可以改善表面质量及减小尺寸和形状误差。缺点：高速磨削存在离心力大，易导致砂轮破裂，需要开发高缺点：高速磨削存在离心力大，易导致砂轮破裂，需要开发高强度砂轮，要求机床有足够功率、刚度及精度和安全防护措施强度砂轮，要求机床有足够功率、刚度及精度和安全防护措施。增强冷却效果！增强冷却效果！二、强力磨削1、简介 缓进给强力磨削是用减小进给量、加大磨削深度的办法提高金属切除率的高效率磨削。 缓进给强力成形磨削，是通过每次为几至几十 毫米的磨削深度，10一300

7、mm/min的缓慢进给速度的磨 削，也称缓进给磨削、蠕动磨削和铣削法磨削。目前这 种磨削已得到较多的应用。 这种磨削方法，可将锻、铸件毛坯不经其他加工，直接磨出工件所要求的表面形状与尺寸。特别适合于加工各种成形表面和沟槽。如汽轮 机和航空发动机的叶片根槽，就是用这种磨削方法加工成形的。强力磨削的特点（1）它可以代替一部分车削、铣削和刨削等;（2）强力磨削应用适当时，可以直接从毛坯磨成成品，粗精加工一次完成;（3）加工效率成倍提高;（4）可以减少加工设备，节省由于不同加工工序所需要的装卸调整等辅助时间;（5）它不受工件表面条件（如锈、硬点、断续表面等）以及材料硬度，韧性的限制;（6）加工精度和表

8、面粗糙度小。 要求及原理 由于磨削深度大，砂轮与工件的接触弧长比普通磨削大几倍至几十倍，磨削力、磨削功率和磨削热大幅度增加，故要求机床刚度好、功率大，并设有高压大流量的切削液喷射冷却系统,以便有效地冷却工件，冲走磨屑。 缓进给磨削大多采用陶瓷结合剂的大气孔、松组织的超软普通磨料砂轮，以保证良好的自锐性、足够的容屑空间和避免工件表面烧伤；也可采用聚氨脂树脂结合剂砂轮或超硬磨料砂轮。 这种磨削的加工效率可比普通磨削高15倍, 磨削精度可达25微米，表面粗糙度达Ra1.250.16微米。三、砂带磨削1.砂带磨削原理：砂带磨削是以砂带作为磨具并辅之以接触轮(或压磨板)、张紧轮、驱动轮等磨头主体以及张紧

9、快换机构、调偏机构、防(吸)尘装置等功能部件共同完成对工件的加工过程。具体讲就是将砂带套在驱动轮、张紧轮的外表面上,并使砂带张紧和高速运行,根据工件形状和加工要求以相应接触和适当磨削参数对工件进行磨削或抛光,如下图所示。（1为接触轮，2为张紧轮，3为砂带，4为工件)砂带的构成 砂带是使用粘结剂将磨料粘结在纸、布等可挠性材料上制成的可以进行磨削和抛光的一种带状工具，它是涂附磨具的一种主要形式。其基本组成是：基材、磨料和粘结剂，合称为砂带构成的三要素。砂带磨削的特点 一、由于砂带表面磨粒分布均匀、等高性好、尖刃外露、切刃锋利，切削条件比砂轮磨粒好，使得砂带磨削过程中，磨粒的耕犁和切削作用大，因而材

10、料切除率大、效率高。 二、由于砂带的弹性接触状态，使得砂带磨粒对工件表面材料的挤压和滑擦作用大，因而磨粒有很强的研磨、抛光作用，磨削表面质量好。 三、磨削速度稳定，由于接触轮极不磨损，砂带可运动可保持恒速，而不会象砂轮那样越磨直径越小速度越慢。 四、砂带磨削精度高。由于砂带制作质量和砂带磨床生产水平的提高，砂带磨削早已跨入精密和超精密加工行列。 五、砂带磨削成本低。这主要表现在： (1)与砂轮磨床相比，砂带磨床结构简单，传动链短。这主要是因为砂带质量轻，磨削力小，磨削过程中震动小，对机床的刚性及强度要求都远低于砂轮磨床。 (2)砂带磨削操作简便，辅助时间少。不论是手动还是机动砂带磨削，其操作都

11、非常简便。从更换调整砂带到被加工工件的装夹，这一切都可以在很短的时间内完成。 (3)砂带磨削比大，机床功率利用率高，切削效率高。 这使得切除同等重量或体积的材料所消耗的工具和能源费用减少，占用时间短。六、砂带磨削安全可靠，噪音和粉尘小，且易于控制，环境效益好。由于砂带本身质量很轻，即使断裂也不会有伤人的危险。砂带磨削不象砂轮那样脱砂严重，特别是干磨时，磨屑构成主要是被加工工件的材料，很容易回收和控制粉尘。由于采用橡胶接触轮，砂带磨削不会象砂轮那样形成对工件的刚性冲击，故加工噪音很小。 七、 砂带磨削工艺灵活性大、适应性强。这表现在： （1）砂带磨削可以十分方便地用于平面、内、外圆和复杂曲面的磨

12、削。设计一台砂带磨头装置作为功能部件可以装在车床上进行车后磨削，也可以装在刨床上使用，同时还可以设计成各种专用的磨床。利用砂带磨削的这种特性能够很容易地解决一些难加工零件，如超长、超大的轴类和平面零件的精密加工。 （2）砂带的基材、磨料、粘结剂均有很大的选择范围，能适应各种用途的需要。砂带的粒度、长度和宽度也有各种规格，并有卷状、环状等多种形式可供选用。对同一种工件，砂带磨削可以采用各种不同的磨削方式和工艺结构进行加工。数据 到2012年，已知的砂带磨削对钢材的切除率已达到700mm3/mms,甚至超过了车削或铣削等。砂带的磨削比大大超过了砂轮，高达300:1，甚至400:1，而砂轮才30:1

13、。砂带磨床的功率利用率，远在砂带磨削发展初期就已达到80%，领先于其它机床，而今则高达96%，相比之下，砂轮磨床只有52%，铣床57%，车床65%，所以砂带磨削还是一种很好的节能加工技术。超高速磨削 超高速磨削时，由于磨削速度很高，单个磨屑的形成时间极短。在极短的时间内完成的磨屑的高应变率(可近似认为等于磨削速度) 形成过程与普通磨削有很大的差别，表现为工件表面的弹性变形层变浅，磨削沟痕两侧因塑性流动而形成的隆起高度变小，磨屑形成过程中的耕犁和滑擦距离变小，工件表面层硬化及残余应力倾向减小。此外，超高速磨削时磨粒在磨削区上的移动速度和工件的进给速度均大大加快，加上应变率响应的温度滞后的影响，会

14、使工件表面磨削温度有所降低，因而能越过容易发生磨削烧伤的区域，而极大扩展了磨削工艺参数的应用范围 具有巨大的经济效益和社会效益，并具有广阔的绿色特性. 高速超高速磨削加工能有效地缩短加工时间，提高劳动生产率，减少能源的消耗和噪声的污染.因超高速磨削热的70%被磨屑所带走，所以加工表面的温度相对低，所需磨削液的流量和压力可相对减少，使冷却液的需求量减少，能量需求减少，污染减少18.对比高速高效加工对于机床的制造以及其加工性能都提出了极高的要求。日本大力推动高速高效加工技术的应用，其汽车行业的加工效率平均每5年提高28%，这直接推动了其国际市场竞争力的提高。我国制造业拥有近300万台设备，而日本只有不到90万台设备，但创造的产值却是我国的89倍，其中加工效率的差距是一个重要原因。 (1) 超高速磨削的最大优越性在它能越过磨削“热沟”的影响，减少传入工件的磨削热，从而可以减少或避免工件表面的磨削“烧伤”，保证工件的加工质量。而且，超高速磨削在应用中符合绿色制造的加工原则。 (2) 超高速磨削是提高磨削效率、降低工件表面粗糙度和提高工件加工质量的先进加工技术，尤其对硬脆材料能实现延性域磨削，对高强度难磨材料也能取得良好的磨削效果，这对某些